Otthon > hírek > Ipari hírek

A lézerdiódák növelik a keskeny nyalábú megvilágítás intenzitását

2021-07-14

A LED és a félvezető lézer (vagy lézer-LED) azonos módon működik, vagyis az elektronok és lyukak polimerizálódása során fény bocsát ki, melynek emissziós hullámhossza a felhasznált anyagtól függ. A különbség az, hogy a LED fény spektrális tartománya viszonylag szűk, míg a félvezető lézer által kibocsátott fény alapvetően egyetlen hullámhosszú. A félvezető lézer emissziós hullámhossz-tartománya az infravöröstől az ultraibolya sugárzásig terjedhet, és széles körben használják az optikai szálas kommunikációban, vonalkód-olvasóban, CD-olvasóban és lézernyomtatásban. Eddig azonban a félvezető lézer alkalmazása a hagyományos világításban kivitelezhetetlennek bizonyult.

A hagyományos lézerekhez hasonlóan a félvezető lézereknek is rezonátorra van szükségük az erősítéshez. Az üreg két párhuzamos síkból áll, amelyeket több száz mikron választ el egymástól, amelyek tükörként vertik vissza a kibocsátott fotonokat az üregbe. Alacsony teljesítményszinten a félvezető lézerek a hagyományos LED-ekhez hasonlóan működnek. Amikor a teljesítmény elég nagy (körülbelül 4 kW / cm2), a két "tükör" közé kilökődő fotonok elkezdik stimulálni a félvezető anyagot, hogy több fotont bocsátanak ki. Amikor a lézergeneráció eltolódik és meghaladja a belső veszteséget, a készülék elkezd "lézert kibocsátani", azaz egyetlen hullámhosszú koherens fényt bocsát ki.

Van némi hasonlóság a hagyományos LED és a félvezető lézer között: mindkettőt AC-DC meghajtó táplálja, és a fénykibocsátás csökkenni fog, ha a hőmérséklet emelkedik. A hagyományos LED-ekkel ellentétben azonban úgy tűnik, hogy a félvezető lézereket nem befolyásolja a driop-effektus, ami növeli a hajtóáramot, ami csökkenti a hatékonyságot (kimeneti lumen / bemeneti watt). Világítási alkalmazásokhoz a hagyományos kék LED-ek hatékonysága nagyobb, mint a félvezető lézereké, de csak alacsonyabb bemeneti áram mellett. Ezért a szükséges hordozófelületet figyelembe véve nem célszerű a hagyományos kék LED-ekkel azonos szintű fényt előállítani.

Noha a lézerdiódák az 1960-as évek óta jelentek meg, nagy energiahatékonyságuk miatt csak a közelmúltban kerültek világításba, különösen a csúcskategóriás autólámpákban. A BMW lézeres fényszórókat kínál, és azt állítja, hogy ezek 10-szer fényesebbek és 30%-kal hatékonyabbak, mint a ledek. Pontosan elhelyezett tükör segítségével tükrözi a kék félvezető lézert a fényszóróhéjon belül, és fehér fénysugarat generál, amelyet aztán egy foszforral teli lencse fókuszál, hogy nagy intenzitású fehér fényt hozzon létre.

Használhatók-e a félvezető lézerek a jövőben általános világításra? A foszforral átalakított fehér LED-ek elméleti energiahatékonysági határa körülbelül 350 lumen / W, míg a kereskedelmi világítástechnikai termékek közel 200 lumen / W. A félvezető lézer energiahatékonysága 100-szor magasabb, mint a hagyományos LED-eké, így képes biztosítani nagyon nagy fénykibocsátás kisebb szerszámmérettel. Korlátozott fizikai méretű alkalmazásoknál (például autófényszórónál) a félvezető lézer vonzereje nyilvánvaló, de az általános világításra való alkalmazás hátránya, hogy nagyon szűk az emissziós üre (csak kb. 1-2 fok).

Jelenleg nem világos, hogy hány cég elkötelezett amellett, hogy félvezető lézereket használjon általános világításra, de legalább egy cég biztosította a megfelelő termékeket. Az SLD lézercég már 2016-ban piacra dobta a lézerfény felületre szerelhető eszközt (SMD). Az eszköz kék fényű félvezető lézert, foszfort és nagy fényáramú csomagot alkalmaz, és 7 × 7 mm-es csomagolásban körülbelül 500 lumen fehér fényt bocsát ki anélkül, hogy károsítja az emberi szemet. Precíz optikai eszközeivel legfeljebb 2 fokos sugárzási szög érhető el. A Laserlight SMD eszköz a világ első UL 8750 tanúsítvánnyal rendelkező félvezető lézerforrása.

Valószínűleg a lézeres félvezetőket először speciális épületek világítási termékeiben használják, amelyek keskeny és nagy intenzitású sugarakat igényelnek. Például múzeumokban, galériákban, üzletekben és más különleges helyeken a térnek csak egy sarkát kell megvilágítani, nem pedig az egész teret. Ez nem csak a téresztétika igénye, hanem leegyszerűsíti az irányítást és a karbantartást is. A félvezető lézer által szétterített keskeny nyaláb miatt azonban szükség lehet szál vagy hullámvezető kombinálására a kibocsátott fény irányítására és továbbítására a gazdaságos és megvalósítható hagyományos világítási termékek kifejlesztése érdekében.